UNA SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO CON HIDRÓXIDO DE SODIO EN UN REACTOR POR LOTES

LABORATORIO DE INGENIERÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

PRÁCTICA 1

SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO CON HIDRÓXIDO DE SODIO EN UN REACTOR POR LOTES

RESUMEN

La reacción de saponificación entre el acetato de etilo y el hidróxido de sodio se determinó los parámetros cinéticos tales como el orden de la reacción, constante específica de velocidad y los parámetros de la ecuación de Arrhenius y se estudió el efecto de la temperatura en la cinética de la reacción y en la conversión. Se encontró que al aumentar la temperatura, aumenta la constante específica de reacción, por ende la velocidad de reacción y también aumenta la conversión.

OBJETIVOS

Determinar los parámetros de la reacción entre el acetato de etilo y el hidróxido de sodio en un reactor por lotes.

Analizar el efecto de la temperatura de reacción en la conversión del hidróxido de sodio.

INTRODUCCIÓN

Un reactor por lotes o batch es algunas veces usado para determinar la cinética de una reacción en un laboratorio y también es usado para escalado de procesos, puede utilizarse tanto para reacciones en fase líquida como en fase gaseosa.

Algunas características que presenta un reactor por batch son: cada batch o lote es un sistema cerrado, la masa total de cada batch es mezclada, el volumen o densidad de cada batch puede variar, la energía de cada batch puede variar (por lo general se utiliza un intercambiador de calor, para mejorar el control de temperatura), los tiempos de residencia de todos los elementos del fluido son los mismos, opera en estado no estable, ya que la composición cambia con respecto al tiempo.

DATOS

A continuación se muestran los datos más relevantes, en los anexos se muestran los datos completos.

T ambiente = 24 °C

T baja = 19.7 °C

Tabla 1. Temperatura ambiente.

Conductividad

(mS/cm) T (°C) Tiempo (s)

35.5 24 0

11.34 24 1

8.6 24 2

7.85 24 4

6.98 25.8 21

5.98 28.2 52

4.99 29 118

3.99 28.5 281

3.96 28.4 290

Tabla 2. Temperatura baja.

Conductividad

(mS/cm) T (°C) Tiempo (s)

33.8 19.7 0

16.64 19.7 1

7.33 19.7 2

6.98 19.6 5

5.98 21.2 31

4.99 20.5 107

4.1 19 295

CÁLCULOS Y RESULTADOS

Consideraciones

Para el manejo de las ecuaciones del reactor por lotes, se considera que no hay flujos de entrada ni de salida, que la mezcla de reacción está perfectamente mezclada y homogenizada, no hay variaciones del volumen ni de la rapidez de reacción y que la reacción se da completamente.

Conductividad vs tiempo

Gráfica 1. Temperatura ambiente

Gráfica 2. Temperatura baja

Se observa de ambas gráficas que la conductividad disminuye bastante durante los primeros segundos de la reacción, lo que indica que en los primeros segundos se da la mayor conversión.

Conversión vs tiempo

A continuación se muestran los resultados más relevantes, en los anexos se encuentran los resultados completos.

X= (N_Ao-N_A)/N_Ao

De la curva de calibración de la guía

y=0.0055x-0.0088

Donde,

Y = Concentración de NaOH (M)

X = Conductividad (mS/cm)

Tabla 3. Temperatura ambiente.

X Tiempo (s)

0 0

0.7127 1

0.7935 2

0.8156 4

0.8413 21

0.8708 52

0.9 118

0.9295 281

0.9304 290

Tabla 4. Temperatura baja.

X Tiempo (s)

0 0

0.5329 1

0.8220 2

0.8329 5

0.8640 31

0.8947 107

0.9224 295

Gráfica 3. Temperatura ambiente

Gráfica 4. Temperatura baja

Aunque no hay una marcada diferencia entre la conversión final a temperatura ambiente y a temperatura baja, si se observa a partir de las tablas 3 y 4, que hay una mayor conversión a temperatura ambiente que a temperatura baja para un tiempo igual a 1 segundo.

Orden de reacción

Para la reacción se saponificación,

NaOH + CH3COOC2H5  CH3COONa + C2H5OH

A + B C + D

Resolviendo por el método integral

Asumiendo de orden cero

La velocidad de reacción no depende de la concentración.

〖dC〗_A/dt=-k〖C_A〗^0

Integrando la anterior expresión

C_A=C_Ao-kt

Graficando a partir de los datos obtenidos a temperatura ambiente.

Gráfica 5. Temperatura ambiente.

Gráfica 6. Temperatura baja.

Asumiendo

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